Voice over IP steht im allgemeinen Sprachgebrauch für die Telefonate, die auf der Basis von Internet Protokollen innerhalb lokaler Netzwerke und weltweit über das Internet geführt werden können. Dafür ist entweder geeignete Hardware nötig oder man sorgt für die notwendigen Signalumsetzungen mit diversen Softwarelösungen. Unabdingbar für eine Echtzeittelefonie über das Internet war die Steigerung der Nutzdatenrate der bestehenden Verbindungen. Parallel dazu wurden spezielle Transport- und Prüfprotokolle entwickelt, die es möglich machten, bei der Dekodierung von Sprache auf die Nachforderung fehlender Datenpakete zu verzichten und die Lücken in geeigneter Form aufzufüllen. Seit dem ersten erfolgreichen Versuch, Sprache digital zur übertragen, der 1973 stattfand, bis zu heutigen Zeit hat es gewaltige Fortschritte gegeben.
Der größte und wichtigste Schritt auf dem Weg zur jetzigen komfortablen Internettelefonie war neben der Entwicklung des universellen Internetprotokolls auch das Session Initiation Protocoll SIP. Dieses Protokoll sorgt dafür, dass die gewünschte Verbindung automatisch aufgebaut, die dafür geltenden Bedingungen ausgehandelt, die Verbindung gehalten und nach dem Auflegen wieder beendet wird. Auch die Codecs, die für die Umwandlung der analog aufgenommenen Sprache in digitale Signale benötigt werden, haben sich weiter entwickelt und wurde durch die ITU alias Internationale Fernmeldeunion standardisiert. Sie gelten weltweit als Basis für die Kommunikation über das Internet.
Das wichtigste Element bei Voice over IP ist die Adressierung der einzelnen Teilnehmer. Sie bekommen als Identifikation eine IP Adresse zugewiesen. Innerhalb kleinerer lokaler Netzwerke kann man diese von Hand vergeben und so beispielsweise eine Zuordnung zu verschiedenen Abteilungen oder Fachbereichen erzielen. Die IP Adresse eines Telefons oder Computers ist bei Voice over IP das, was bei der herkömmlichen Festnetztelefonie die von der Telefongesellschaft erhaltene Rufnummer ist. Dennoch gibt es große Unterschiede. Die Festnetzrufnummer ist örtlich gebunden und kann nur innerhalb eines Vorwahlbereiches umgeschaltet werden. Die Anmeldung beim Provider über die IP ist weltweit möglich. Damit zeigt sich auch gleichzeitig einer der großen Vorteile der IP Telefonie. Sie kommt denjenigen entgegen, die sich mobil in der gesamten Welt bewegen und dennoch telefonisch erreichbar sein wollen. Der Adressierung im Internet liegt ENUM zugrunde. Unter E.164Number Mapping versteht man die Umwandlung von Telefonnummern in IP Adresssen. Die Bezeichnung E.164 gibt dabei an, welche Empfehlung der Internationalen Fernmeldeunion hier als Standard zugrunde gelegt wird.
Ein Problem der Internettelefonie war anfänglich die Sicherheit. Die übermittelten Datenpakete konnten leicht identifiziert und abgefangen werden. Einen Fortschritt brachte hier das Tunneling. Dabei werden die originalen Header von den Datenpaketen durch andere überdeckt, so dass sie nicht mehr als codierte Sprache erkannt werden können. Inzwischen ist man damit so weit gekommen, dass nicht einmal mehr die Firewall des eigenen Rechners erkennen kann, dass es sich um die Pakete handelt, mit denen digitalisierte Sprachdaten verschickt oder empfangen werden. Dazu kommt, dass man für den Transport der Sprachsignale zwei unterschiedliche virtuelle Tunnel benutzen kann. Außerdem steht mit dem Secure Real Time Transport Protocol eine zusätzliche Möglichkeit der Verschlüsselung zur Verfügung. Dabei fällt aber eine Latenz an, die den Gesprächskomfort beeinflussen kann. Für Gespräche über sensible Inhalte sollte man also IP Telefone benutzen, die über eine Kryptofunktion besitzen, durch die eine zusätzliche Verschlüsselung erzielt wird, die oftmals über ein zeitlich in schneller Folge verändertes Codewort variiert, so wie das beispielsweise beim Pay TV der Fall ist.